Časopis 112 ROČNÍK XIX ČÍSLO 7/2020

V rubrice POŽÁRNÍ OCHRANA si můžete přečíst, jaká rizika představují požáry tržnic. Můžeme protipožární systémy instalované ve vojenské technice považovat za PBZ? Jaké byly výsledky simulovaného požáru varny pervitinu? Dále o analýze požárů dětí předškolního věku. Ve Zlínském kraji byly otevřeny dvě nové stanice. O poznatky z mezinárodní spolupráce hasičů při zdolávání MU v chemickém průmyslu se podělili příslušníci z HZS SČK. V rubrice INTEGROVANÝ ZÁCHRANNÝ SYSTÉM přinášíme informace o výcviku práce na vodě. Jak dopadly zkoušky kynologů v sutinovém vyhledávání, se dočtete v následujícím článku. Po dvou letech proběhlo zasedání TRINS. V rubrice OCHRANA OBYVATELSTVA A KRIZOVÉ ŘÍZENÍ si přečtete o modernizaci infrastruktury JSVV v zónách havarijního plánování JE. Následně pak o využití přístroje FIDO X3. V rubrice INFORMACE vás pozveme na druhé setkání hasičů pod Řípem. Ze Znojma je další „hasičská rodina“ kterou vám představíme. Následují anotace vysokoškolských prací. 

Varování obyvatelstva je základním opatřením k zajištění jeho ochrany. K naplnění tohoto opatření provozuje Ministerstvo vnitra prostřednictvím HZS ČR jednotný systém varování a vyrozumění (JSVV) [1,2].

Technická infrastruktura JSVV je ve stávající podobě provozována déle než 25 let. Přenosová soustava JSVV komunikuje jednosměrně – Obr. 1 Zařízení Kairos KA-160zajišťuje pouze přenos příkazů k ovládání koncových prvků varování (KPV) z vyrozumívacích center (VyC). Neumožňuje kontrolovat stav koncových prvků a ani plnohodnotně využít nové technologie, které jsou v současnosti k účelům varování k dispozici. Hlasové služby, které jsou základem tísňového informování, nejsou stávající přenosovou soustavou JSVV podporovány, vyjma přenosu příkazů k dálkovému odbavení verbálních informací, jež jsou předem nahrány a uloženy v paměti elektronických sirén nebo místních informačních systémů. Ve druhé polovině loňského roku byly na základě dohovoru mezi MV­-generálním ředitelstvím HZS ČR a ČEZ, a.s., zahájeny práce na modernizaci přenosové soustavy JSVV v zónách havarijního plánování jaderných elektráren.

Východiska pro výběr technologie pro novou přenosovou soustavu
Jako východiska pro technickou specifikaci modernizace přenosové soustavy JSVV v zónách havarijního plánování byly použity poznatky z výzkumného projektu „Výzkum kritických informačních struktur státu se zaměřením na jednotný systém varování a informování obyvatelstva“ [3]. V rámci tohoto projektu byla od roku 2015 řešena i problematika vytvoření zabezpečeného jednotného systému varování a informování obyvatelstva, který by měl být založen na moderních principech a možnostech současných i budoucích informačních technologií.
V první etapě řešení této části projektu bylo provedeno zhodnocení stávajícího JSVV a stanoveny zásadní požadavky, které by měl nový systém splňovat. Byl proveden průzkum stavu řešení problematiky varování a vyrozumění v zahraničí, zejména s ohledem na technologie používané v rámci přenosových soustav. Následně bylo provedeno technickoekonomické zhodnocení technologií, které by bylo možné použít pro modernizaci přenosové soustavy JSVV. Cílem bylo identifikovat takové technologie, které jsou standardizované a otevřené a které tedy umožňují využít řešení od více potenciálních výrobců a dodavatelů. Z hlediska rádiové komunikace byly proto posuzovány pouze technologie standardizované Evropským standardizačním institutem (ETSI).

Na základě provedených analýz a hodnocení bylo doporučeno:

1. Ponechat i nadále stávající přenosovou soustavu JSVV postavenou na bázi technologie POCSAG [4] pro základní řízení koncových prvků varování. Výhodou této technologie je její jednoduchost a z ní vyplývající spolehlivost [5]. To představuje i snadnou udržitelnost v mimořádných situacích.
2. Pro zajištění nově požadovaných funkcionalit, zejména obousměrných datových přenosů včetně kontroly stavu koncových prvků varování a propojení se systémy monitoringu prostředí, bylo doporučeno rozvoj nové přenosové soustavy JSVV řešit na bázi technologie standardu DMR [6].
3. Ve vazbě na strategii NAKIT, která byla zpracována pro zajištění mobilních komunikačních služeb pro složky integrovaného záchranného systému, bylo doporučeno zohlednit i využití technologie LTE [7], případně využít i technologie používané v systémech IoT (internet věcí) jako např. LpWAN, LoRa, ZigBee aj.

Na základě těchto doporučení bylo přikročeno k laboratornímu a terénnímu testování nových technologií a jejich využití pro ovládání koncových prvků varování. Pozornost byla věnována zejména technologiím standardu DMR. Byla stanovena referenční sestava zařízení, testována její energetická náročnost v různých provozních režimech a prověřován vliv digitalizace přenosů na srozumitelnost verbálních informací. V přenosové cestě mezi zadávacím terminálem na VyC a vlastním koncovým prvkem varování může dojít k vícenásobné digitalizaci signálu různými kodeky a k použití kombinací různých typů modulací. To se týká zejména míst, ve kterých jsou koncovými prvky varování digitální bezdrátové místní informační systémy. Výsledný demodulovaný signál je pak na cílovém území šířen prostřednictvím vysoce výkonných akustických prostředků, jakými jsou elektronické sirény nebo hlásiče místních informačních systémů (elektronické sirény a místní informační systémy jsou dále uváděny i pod společným názvem elektronické koncové prvky varování nebo ve zkratce jako EKPV). Výsledky všech testů potvrdily použitelnost řešení přenosové soustavy na bázi technologie DMR k daným účelům [8].

Poznatky z řešení výzkumného projektu byly použity při vypracování technické specifikace pro veřejnou zakázku na dodávky technologií pro vybudování obousměrné přenosové soustavy (OPS) pro zóny havarijního plánování (ZHP) obou našich jaderných elektráren [9].

Obousměrná přenosová soustava
Veřejnou zakázkou bylo poptáno řešení OPS na bázi technologie DMR (Digital Mobile Radio) podle standardu ETSI v kmitočtovém pásmu 146-174 MHz nebo na obdobné standardizované technologii pracující ve stejném kmitočtovém pásmu [9]. Žádné jiné technické řešení nebylo nabídnuto.

Jaké bylo řešení OPS, které bylo předloženo ve vítězné nabídce? Obousměrná přenosová soustava zabezpečuje:

• přenos příkazů pro varování obyvatelstva varovnými signály a pro poskytování předem definovaných varovných informací, které jsou uloženy v paměti EKPV,
• přenos diagnostických a stavových informací od EKPV a informací z čidel monitoringu prostředí od koncových prvků měření (KPM) na územně příslušná VyC a případně další určená místa,
• hlasový vstup z VyC a případně z dalších vybraných míst do EKPV a
• přenos diagnostických a stavových informací z technologických prvků přenosové soustavy JSVV na VyC.

Použitá technologie umožňuje automatickou diagnostiku a dálkovou správu – sledování provozu přenosových technologií, předávání informací o průchodu informací rádiovou sítí a o poruchových stavech základnových rádiových stanic.

Přenos rádiových signálů OPS je zabezpečen před náhodnými i záměrnými pokusy napadení přenosu příkazů a dalších informací mezi koncovými prvky a linkovým operátorským API rozhraním šifrou AES 256.

OPS zajišťuje komunikační požadavky na jednom fyzickém rádiovém kanálu (popř. nosném kmitočtu), přičemž jsou možné dvě na sobě nezávislé komunikace současně, a to včetně datových přenosů oběma směry.

Veškerá zařízení OPS mají zajištěno napájení ze dvou napájecích zdrojů – hlavního a náhradního. Hlavní zdroj napájení zařízení OPS tvoří veřejná elektrická distribuční síť o nominálním napětí 230 V střídavých. V případě stanovišť, která jsou vybavena zálohovaným napětím 48 V, je hlavním zdrojem toto napětí. Náhradní zdroje akumulátorového typu umožňují provoz prvků OPS po dobu 72 hodin. Náhradní napájecí zdroje zařízení OPS jsou vybaveny odpojovači proti hlubokému vybití akumulátorů a jsou automaticky dobíjeny z hlavního zdroje elektrické energie. Jsou vybaveny ochranou proti přepětí, podpětí a přepólovaní.

Prvky OPS
OPS je postavena na rádiové technologii standardu DMR v provozním režimu Simulcast a skládá se z:

• řídicího prvku OPS, kterým je zařízení Kairos KA-160 v konfiguraci „Master“. V každé ZHP je provozován jeden hlavní a jeden redundantní řídicí prvek. V případě redundantního řídicího prvku je zařízení Kairos KA-160 provozováno v konfiguraci „Secondary Master“.

Obr. 2 Propojení prvků přenosové infrastruktury v OPSKAIROS je víceprotokolový převaděč, ve kterém jsou všechny modulační, demodulační a filtrovací procesy implementovány softwarově s využitím Digital Signal Processoru (DSP), jde tedy o tzv. „softwarové rádio“.

Do rádiové sítě jsou jeho cestou připojeny rozhraním ethernet linkové operátorské terminály z územně příslušných VyC pomocí API rozhraní rádiové sítě.

• základnových rádiových stanic (BTS), které zajišťují pokrytí jednotlivých ZHP rádiovým signálem OPS. Jako BTS jsou opět použita zařízení Kairos KA-160 ovšem v konfiguraci „Slave“. Jejich výstupní výkon je programově nastavitelný v rozsahu 1–25 W, přičemž v individuálním oprávnění, vydaném pro dané účely Českým telekomunikačním úřadem, je povolen maximální vyzářený výkon 10 W. Výkonovou rezervu se předpokládá využít pro možné sloučení více kanálů do jedné antény pro vykrytí výkonových ztrát ve VHF části. Tím by bylo možné v budoucnosti řešit případné zvýšení přenosové kapacity rádiové sítě.

Anténní systémy základnových stanic jsou tvořeny dvoudipólovými ziskovými anténami VHF. Na přijímací straně jsou anténní systémy vybaveny laditelnými anténními filtry.

• datových spojů, které slouží k propojení BTS a řídícího prvku do jedné rádiové sítě OPS. V každé ZHP je provozována samostatná OPS. Datové spoje jsou zřizovány podle možností, buď jako ethernetové spoje nebo rádiové linky v pásmu UHF. Rádiové linky jsou použity pro připojení základnových stanic na stanovištích, na kterých není možné zřídit ethernetovou konektivitu. Jsou použity rádio­vé linky Kairos KA-450.
• koncových prvků přenosové soustavy (KPPS). KPPS je připojen ke kaž­dému koncovému prvku varování v ZHP. KPPS je tvořen zařízením IEP-2, které je řídicím prvkem komunikace mezi koncovým prvkem varování a přijímačem stávající jednosměrné přenosové soustavy JSVV a zároveň přijímačem/vysílačem nové OPS. Součástí KPPS jsou DMR radiostanice a POCSAG přijímač JSVV typ T12.

Funkcionality KPPS

Obr. 3 Blokové schéma KPPSKPPS zajišťuje v OPS:
1) příjem
příkazů pro aktivaci EKPV v ZHP,
digitální modulace přímých hlasatelských vstupů z VyC do EKPV,
dotazů na diagnostické a stavové informace EKPV,
dotazů na aktuální informace z KPM (včetně technického stavu).

2) vysílání
diagnostických a stavových informací z EKPV,
informací s aktuálními stavy a hodnotami měřených veličin z KPM.

V rámci OPS je každý KPPS identifikován jedinečnou uživatelsky nastavitelnou adresou (ID). OPS umožňuje vysílání na jeden konkrétní KPPS i sdružování KPPS do uživatelsky nastavitelných skupin. Jednomu KPPS lze přidělit až 34 skupinových adres. Z těchto skupinových adres mají první dvě adresy pevně dané určení. Jde o tzv. krajskou adresu, která je přidělena všem KPPS na území jednoho kraje. Druhou skupinovou adresou je tzv. územní, která je přidělena všem KPPS na území spravované jedním územním odborem HZS ČR (v podstatě jde o území bývalých okresů). Zbývajících 32 skupinových adres je možné přidělit podle potřeb jednotlivých krajů.

Skupinové adresy zjednodušují činnost operátorů ve VyC a zkracují přenosy v infrastruktuře systému tím, že pod jednou společnou adresou lze ovládat více koncových prvků varování. Může jít například o všechny koncové prvky varování na území jedné obce nebo na území ohroženém mimořádnou událostí v okolí nějakého nebezpečného provozu. Skupinové adresy bude možné přidělovat i KPPS z různých krajů. V tomto případě je však nutná domluva příslušných krajů a přidělení takovéto adresy musí být schváleno MV­-generálním ředitelstvím HZS ČR.

Každý KPPS je vybaven pamětí, do které jsou zaznamenávány veškeré aktivity připojeného koncového prvku varování. Paměť zaznamenává minimálně 250 posledních aktivit. Záznamy jsou přístupné přes servisní rozhraní pro účely fyzické manipulace (vyčtení aktivit servisním technikem přímo v místě instalace) a také ve formě diagnostické informace, která může být odeslána do VyC. Záznamy z paměti KPPS jsou odesílány výhradně na dotaz z VyC.

Rozhraním pro připojení KPPS k EKPV/KPM a ostatním součástem je rozhraní RS-232. Prostřednictvím rozhraní RS-232 lze KPPS také programovat a nastavovat jeho provozní parametry.

Princip činnosti OPS
KPPS je trvale na příjmu na kmitočtech obou přenosových soustav (OPS i jednosměrné JSVV). Když ­přijme rádiový signál, vyhodnotí, zda je určen pro jemu přidělenou identifikační adresu. Je­ li tomu tak, vyhodnotí řídicí jednotka KPPS obsah vysílání a provede určenou činnost. Vysílání, které není určeno pro jeho adresu, KPPS ignoruje.

Obr. 4 Prototyp zařízení IEP-2Aby bylo zajištěno, že KPPS nebude realizovat vícero totožných příkazů, přijatých krátce po sobě, je vybaven mechanismem blokování vícenásobného shodného příjmu. Dobu blokování lze uživatelsky nastavit. Doba blokování začíná běžet okamžikem prvního příjmu příkazu. Přijme­ li KPPS během této doby příkaz se stejným obsahem jako příkaz právě zpracovaný, ignoruje ho. Přijme­ li KPPS během odbavování další (neduplicitní) příkaz, provede jej maximálně do 30 sekund po dokončení právě probíhajícího příkazu.

Pokud KPPS přijme současně signál z obou přenosových soustav (OPS i jednosměrné JSVV), zpracuje nejprve příkaz přijatý z OPS. Příkaz z jednosměrné JSVV zpracuje následně v souladu s uvedenými pravidly.

Komunikace KPPS a koncového prvku varování probíhá vždy způsobem dotaz/odpověď (příkaz/potvrzení), přičemž aktivní stranou je vždy KPPS a stranou potvrzující je EKPV/KPM. V klidovém stavu, kdy KPPS neodbavuje přijatý příkaz, posílá periodicky dotaz na připojený koncový prvek varování. Ten v odpovědi předává do KPPS diagnostické informace a údaje z monitoringu. Koncové prvky varování nikdy neposkytují tyto informace samy, vždy pouze jako odpověď na dotaz.

Odesílání diagnostických informací a údajů z monitoringu EKPV/KPM do VyC provádí KPPS:

• na základě dotazu na KPM nebo po aktivaci EKPV dálkově z VyC jednorázově nebo periodicky v nastavitelném časovém intervalu,
• při změně provozního či funkčního stavu EKPV a při změně stavu veličiny měřené KPM.

Přenosy realizované v OPS
Přenosy realizované v OPS lze rozdělit z hlediska směru na přenosy:

• ve směru od VyC ke koncovým prvkům a
• ve směru od koncových prvků varování k VyC.

a) Přenosy ve směru od VyC ke koncovým prvkům varování
Přenosy ve směru ke koncovým prvkům varování mohou obsahovat:

• příkazy pro ovládání koncových prvků,
• příkazy pro prověřování jejich funkčnosti a
• dotazy na jejich stav.

Příkazy pro ovládání koncových prvků varování
Jsou použity následující příkazy:

• spuštění akustického varovného signálu,
• spuštění znělky (gongu),
• spuštění verbální informace uložené v paměti elektronického koncového prvku varování,
• přímý hlasatelský vstup z VyC,
• připojení a odpojení externího zdroje audio signálu,
• připojení a odpojení FM rozhlasového přijímače,
• předání zprávy pro varovný informační panel nebo pager,
• vypnutí a zapnutí automatických hlášení stavů koncovým prvkem.
• STOP. Ukončení jakékoli právě realizované činnosti koncovým prvkem a jeho uvedení do pohotovostního stavu.
• RESET KPV. Ukončení jakékoli právě realizované činnosti koncovým prvkem varování a zrušení veškerých dalších činností, které čekají v paměti koncového prvku varování na odbavení – uvedení do pohotovostního stavu.

Obr. 5 Schéma JSVV v ZHP jaderných elektrárenPříkaz pro prověření funkčnosti – TEST KPV
Tento příkaz může být zaslán na kteroukoli adresu KPPS a uskutečňuje se jím prověrka funkčnosti všech rozhodujících částí koncového prvku varování bez vně zjevného zvukového efektu. Výsledek kontroly je zaznamenán do nepomíjivé paměti koncového prvku varování.

Dotazy na stav KPV a KPM
Dotazem mohou být zjišťovány:

• Stav koncového prvku. Dotaz je iniciován obsluhou na VyC. V odpovědi jsou obsaženy informace o všech kontrolovaných stavech. V případě oslovení více KPV je použita forma polling.
• Poslední aktivace koncového prvku. Dotaz je iniciován obsluhou z VyC. V případě oslovení více KPV je realizován formou polling.
• Funkčnost napájení z elektrorozvodné sítě. Dotaz je iniciován obsluhou na VyC. V případě oslovení více KPV je realizován formou polling.
• Kapacita akumulátoru. Dotaz je iniciován obsluhou na VyC. V případě oslovení více KP je realizován formou polling.
• Aktuální hodnota měřené veličiny KPM nebo čidla připojeného ke KPV. Dotaz je iniciován obsluhou na VyC. V případě oslovení více KP je realizován formou polling.

b) Přenosy ve směru od koncových prvků varování k VyC
Ve směru od koncových prvků varování jsou přenášena:

Automatická hlášení o stavech KPV
Jde o hlášení:

• poklesu napětí akumulátoru pod 95 % jmenovité hodnoty,
• překročení nastavené hodnoty veličiny čidla monitoringu prostředí,
• poruchových stavů KPV, mezi které se řadí:
• závada koncového zesilovače,
• závada na elektroakustickém měniči,
• ztráta komunikace s venkovním hlásičem u MIS a
• otevření skříně řídicí elektroniky.
   

Automatická hlášení aktivace KPV
Jsou hlášena:

• místní spuštění KPV, včetně informace o spuštěném příkazu,
• spuštění KPV ze vzdáleného terminálu, včetně informace o spuštěném příkazu a
• spuštění KPV cestou autonomního systému varování  včetně informace o spuštěném příkazu.

Každé hlášení je identifikováno odesílatelem (ID KPPS) a doplněno datem a časem odeslání. Vždy je realizováno na územně příslušné VyC II. úrovně. Odpovědi na dotazy pak ještě na VyC, které dotaz zadalo.

Dohledový a servisní software
OPS je vybavena dohledovým systémem s monitoringem alarmových stavů základnových rádiových stanic. Jsou monitorovány základní provozní parametry stanice a funkčnost datového propojení s řídicím prvkem OPS. Jako alarmové stavy základnové rádiové stanice automaticky hlásí výpadek napájení a otevření skříně.

Závěr
OPS je prvním krokem výstavby nové tzv. druhé vrstvy přenosové soustavy JSVV. Jde o přenosovou soustavu, která přinese zcela nové možnosti ve využití JSVV v České republice. Umožní využít elektronické koncové prvky varování v celém rozsahu jejich funkcio­nalit a vytvoří také podmínky pro začlenění dalších moderních technologií do JSVV, a to včetně zařízení pro monitoring prostředí. Ve srovnání se zahraničními varovacími systémy snese nejpřísnější kritéria hodnocení. Nezbývá než doufat, že se podaří signálem druhé vrstvy přenosové soustavy zabezpečit co nejdříve celé území České republiky.

Informační zdroje
[1] Česká republika. Zákon č. 239/2000 Sb., o integrovaném záchranném systému a o změně některých zákonů. In: Sbírka zákonů České republiky 2000, částka 73
[2] Česká republika. Vyhláška Ministerstva vnitra č. 380/2002 Sb., k přípravě a provádění úkolů ochrany obyvatelstva. In: Sbírka zákonů České republiky 2002, částka 133
[3] Česká republika, Ministerstvo vnitra, Výzkum kritických informačních struktur státu se zaměřením na jednotný systém varování a informování obyvatelstva, Program BV III/1-VS
[4] Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001 Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/POCSAG
[5] GINZL, František, ŠIMEK, Tomáš: Jednotný systém varování a vyrozumění – Analýza metodiky použití JSVV, MV­ generální ředitelství HZS ČR – Institut ochrany obyvatelstva, Lázně Bohdaneč 2015
[6] European Telecommunications Standards Institute, In: http://www.etsi.org/technologies­ clusters/technologies/digital­ mobile­ radio
[7] https://cs.wikipedia.org/wiki/LTE
[8] GINZL, František: Ověření použitelnosti technologie standardu DMR k přenosu mluveného slova pro potřeby JSVV, MV­ generální ředitelství HZS ČR – Institut ochrany obyvatelstva, Lázně Bohdaneč 2017
[9] Česká republika. Zadávací podmínky pro realizaci zadávacího řízení v nadlimitním režimu podle § 25, ve smyslu § 131 a 132 zákona č. 134/2016 Sb., o zadávání veřejných zakázek, ve znění pozdějších předpisů, vedeném pod názvem „Rámcová dohoda na dodávky koncových prvků varování v zónách havarijního plánování“, Č.j.: MV-38873-2/PO­ PSM-2019.


Ing. František GINZL, Institut ochrany obyvatelstva, Dr. Ing. Jan POLÁK, MBA, COFI s.r.o., foto archiv autorů
 

vytisknout  e-mailem  X Corp.   Facebook